Электростимуляция головного мозга: №2

Источник фото
В предыдущей статье №1 было о влиянии сочетания электростимуляции головного мозга(tDCS) и видеоигры на когнитивные способности. Сегодня я расскажу об использовании tDCS в лечении зависимостей и депрессии.
Напомню о механизме действия.

Головной мозг стимулируют слабым постоянным током (обычно 1-2 мА), в течение 10-30 мин через череп. Анод уменьшает разницу потенциалов на мембранах нервных клеток, что приводит к увеличению их возбудимости. Катод увеличивает разницу потенциалов, снижая возбуждение нейронов при поступлении внешнего сигнала. Для того чтобы получить определенный эффект необходимо выбрать зоны мозга, но которые будут наложены электроды.

Актуальность.
Потребление пищи регулируется центральной нервной системой с ответными связями между гипоталамусом, стволом мозга и корой головного мозга.
Гипоталамус(вентромедиальные и латеральные ядра) как церебральный «центр голода и насыщения» играет существенную роль, получая и интегрируя эндокринные и нейронные импульсы и подавая сигналы обратно в периферические органы. Кроме того, на чувство голода влияют

концентрации некоторых веществ в крови (глюкозы, аминокислот и др), при уменьшении которых активизируется центр в гипоталамусе.
механорецепторы стенки желудка — когда он пустой и наполнен, то по нервной системе передаются импульсы соответственно о голоде или насыщении.
Гормоны: на повышение аппетита влияют: инсулин, соматостатин, β-эндорфин. На понижение аппетита — серотонин, холецистокинин, глюкагон.
Лимбическая система отвечает за формирование соответствующих эмоций, которые бывают при чувстве голода и насыщения. Это подталкивает либо на поиск пищи, либо отказ от нее.

Выделяют два вида насыщения - сенсорное (первичное) и обменное (вторичное). Первичное - возникает во время еды: при раздражении вкусовых, обонятельных рецепторов, механорецепторов рта и желудка. В это время повышается концентрация в крови глюкозы, свободных жирных кислот.
Вторичное - возникает позже, когда продукты гидролиза питательных веществ всасываются в кровь.
Тем не менее, потребление еды зависит от преднамеренных когнитивных решений, которые могут даже переопределить эндогенную регуляцию аппетита.
Следовательно, пищевое поведение происходит не только от регуляции гипоталамуса, но также зависит от процессов исполнительного контроля в головном мозге, таких как дорсолатеральная префронтальная кора (DLPFC), а также орбитофронтальная кора и передняя поясная извилина.
Данные показали, что префронтальная и фронтальная области коры имеют решающее значение для интеграции входящих сенсорных сигналов и эмоциональной информациии.
В частности, активность DLPFC тесно связана с сбалансированной регуляцией аппетита, т. е. уменьшенная активации DLFPC была связана с уменьшенной способностью контролировать избыточное потребление пищи, особенно у людей с ожирением. Следовательно, изменения локальной активности в префронтальной коре могут приводить к модуляции поведения приема пищи.

Цель Выяснить: уменьшит ли потребление пищи систематическое повторное применение электростимуляции в области префронтальной области коры мозга?

Материалы и методы
Анодное применение прямых токов в мозг приводит к деполяризации кортикальных нейронов и увеличению спонтанной активности нейронов.
Было проведено слепое, плацебо-контролируемое рандомизированное исследование.
Участвовали 14 здоровых добровольцев-мужчин в возрасте 21-28 лет (среднее ± SEM: 24,81 ± 0,58 лет) с ИМТ (в кг / м² от 20 до 25 (22,65 ± 0,34).
ИМТ из метириалов Википедии

Индекс массы тела (англ. body mass index (BMI), ИМТ) — величина, позволяющая оценить степень соответствия массы человека и его роста и тем самым косвенно оценить, является ли масса недостаточной, нормальной или избыточной. Важен при определении показаний для необходимости лечения.
Индекс массы тела рассчитывается по формуле: масса (кг) / рост( м²)
Интерпретация:

16 и менее - выраженный дефицит массы тела
16—18,5- недостаточная (дефицит) масса тела
18,5—24,99- норма
25—30- избыточная масса тела (предожирение)
30—35- ожирение первой степени
35—40- ожирение второй степени
40 и более- ожирение третьей степени (морбидное)

где:
m — масса тела в килограммах
h — рост в метрах,
и измеряется в кг/м².

До участия структурированный вопросник оценивал качество сна и типичный цикл сна. Волонтеры с нарушениями непрерывности сна, работники ночной смены, люди со средней продолжительностью сна <7 ч / ночь, а также добровольцы, которые регулярно ложились спать позднее 00.00 в течение 4 недель до этого, не включены в исследование.
Кроме того, все добровольцы ответили на вопрос о трех фактах питания в отношении текущей диеты, которая измеряет следующие 3 аспекта пищевого поведения: когнитивная сдержанность, расторможенность и голод. В исследование были включены только добровольцы с баллом ≤6-5-4, которые соответствовали низкому когнитивному сдерживанию, низкому растормаживанию и нормальной восприимчивости к голоду.
Критерии исключения были: принятие любых лекарств, острые и хронические заболевания, диабет у членов семьи первой степени, злоупотребление алкоголем или наркотиками, курение и участие в спортивных соревнованиях. За несколько дней до эксперимента каждый доброволец дал письменное информированное согласие. Участников попросили поститься в течение 6 часов перед тестированием и ложиться спать не позднее 23.00 до и во время экспериментального периода тестирования.
Дизайн исследования
Участники были обследованы в течение 8 дней после ежедневных tDCS или фиктивной стимуляции.
Каждый доброволец тестировался на двух экспериментальных условиях, которые включали ежедневные tDCS в течение 8 дней и ежедневную стимуляцию фиктивных симптомов за тот же период времени, соответственно.

Измеряли вес тела с апксещи одобрением для медицинского использования (MPS-M, KERN & SOHN GmbH). После этого на правый DLPFC помещался анодный электрод.
Катодный электрод располагался супраорбитально слева. Обе оболочки электродов tDCS (размер прокладки 5 × 7 см = 35 см 2 ) пропитывали стандартным солевым раствором (NaCl 0. 9%) и фиксируется эластичными лентами. Стимулятор постоянного тока plus (neuroConn GmbH) доставлял 20 минут анодной стимуляции (1 мА, затухание в / в: 8 с). Настройка была идентичной для стимуляции контрольной группы, за исключением без протекания тока.

В 17:30 в первый и последний дни обоих экспериментальных условий был предложен стандартизованный «шведский стол», в течение которого участникам было разрешено есть сколько захочется в течение последующих 40 минут.
Волонтерам было сказано, что основной целью исследования является исследование влияния tDCS на настроение.
Поэтому участники не знали о гипотетических воздействиях лечения на поведение пищевых продуктов и не знали, что их соответствующее потребление пищи определяли количественно путем взвешивания компонентов буфета до и после потребления пищи. Чтобы предотвратить переедание, испытуемым разрешалось принимать оставшуюся пищу после окончательного взвешивания.
Более того, у участников спрашивали: «Как ваше чувство голода?» и им было предложено оценить свой голод в 10-балльной рейтинговой шкале (от 0 (не голод) до 9 (очень голодный). Кроме того, участников спрашивали: «Как ваш аппетит к еде?» [Неспецифический аппетит (т. Е. Аппетит для всех видов пищи, независимо от категорий вкуса)], «Как ваш аппетит на сладости?» (Специфический аппетит к сладким Продукты питания) и «Как ваш аппетит к пикантным продуктам?» (Конкретный аппетит к соленым продуктам), соответственно, и им было предложено оценить свои воспринятые аппетиты на 100-миллиметровой визуальной аналоговой шкале.

Статистические данные
Статистический пакет программного обеспечения для социальных наук (IBM SPSS Statistics 22) использовался для проведения ANOVA для повторных измерений, включающих лечение факторов (tDCS по сравнению с стимуляцией импульсов), день (день сбора данных), время (престимуляция по сравнению с постстимуляцией), макроэлементы (углеводы по сравнению с белками по сравнению с жиром) и эффект взаимодействия между этими факторами. Для парных сравнений использовался t- критерий парного Стьюдента . P <0,05 считалось значительным. P от 0,05 до 0,100 считался отклоненным. На основе существующей литературы TDCS, размер выборки 14 был идентифицирован достаточно , чтобы обнаружить существенные различия по лечению аппетита в перекрестном плацебо-контролируемом исследовании.

РЕЗУЛЬТАТЫ
В источнике приведены данные, которые для простоты понимания отражены на рисунке1
и рисунке2

Общее потребление калорий (A), потребление калорий в виде углеводов (B), белков (C), жиров (D) из стандартизированного бесплатного шведского стола, представленного через 90 минут после tDCS или фиктивной стимуляции соответственно.

Данные о неспецифическом аппетите представлены на рисунке 2.

Значения показаны для оценок неспецифического аппетита (А), аппетита для сладкого (В), а также пикантных продуктов (С) и чувства голода (D) до (без рисунка) и после (РИСУНОК) стимуляции.

Вес тела
На первый день масса тела добровольцев не отличалась. После 1 недели вмешательства сравнение весов тела участников выявило аналогичные значения. В целом, анализ показал, что не было влияния повторяющихся tDCS на массу тела .

Побочные эффекты
Местные ощущения, которые произошли на участке анода или катода во время tDCS, были покраснением кожи, покалыванием, зудом и ощущениями сжигания кожи. Все ощущения были временными и варьировались от легкой до умеренной. Дополнительный анализ показал, что участники не смогли провести различие между двумя условиями исследования — между реальной стимуляцией и фиктивной.

ОБСУЖДЕНИЕ

можно предположить, что анодальные tDCS активируют нейронные сети внутри DLFPC и, следовательно, ингибируют нейроаксиальную сигнализацию между орбитофронтальной и передней коры головного мозга, которые связаны с когнитивным контролем над пищевым поведением, что, в свою очередь, приводит к снижению калорийности потребления. Альтернативно, подавляющий эффект tDCS на потребление пищи может быть следствием стимуляции мезолимбических допаминергических путей, которые ранее были описаны после активации DLPFC посредством повторной транскраниальной магнитной стимуляции.

В нашем исследовании участникам было предложено поститься в течение 6 часов перед тестированием (т. Е. Они были лишены пищи в течение 7,5 часов, когда была представлена еда). Объяснение сокращенного потребления пищи в текущем исследовании могло бы заключаться в том, что tDCS увеличивало количество энергии мозга и, следовательно, уменьшало количество последующего потребления пищи по выбору. Это обоснование было подтверждено недавними данными, которые показали повышение эффективности tDCS на содержании высокоэнергетического фосфата в головном мозге после первоначального снижения Недавние исследования показали, что энергетический статус головного мозга играет решающую роль в регулировании потребления пищи, потому что высокое содержание фосфата в мозге является предиктором для последующего потребления пищи.

Данные свидетельствуют о том, что, по сравнению с фиктивной стимуляцией, ежедневное применение tDCS в течение 8 дней уменьшает ощущение аппетита, оказывая профилактическое воздействие на физиологическое, связанное со временем увеличение аппетита. Но субъективные чувства голода остались незатронутыми. Эти данные подтверждают и расширяют предыдущие наблюдения tDCS, уменьшающие желание потреблять, а также тягу к сладкому пищевому продукту и углеводам, сопровождающиеся усилением способности сообщать о себе, чтобы противостоять стимулам к питанию вскоре после стимуляции. Отсутствие влияния на чувства голода, В свою очередь, согласуется с предыдущим наблюдением, что стимуляция DLPFC повторной транскраниальной магнитной стимуляцией уменьшает вызванную кией пищевую жажду независимо от восприятия голода

В исследовании, масса тела существенно не изменилась ни в одном из условий. Возможным объяснением этого негативного вывода могло быть то, что tDCS не влияло на потребление продуктов питания в реальной жизни вне лаборатории. Кроме того, представляется возможным, что продолжительность исследования была слишком коротка, чтобы вызвать какие-либо эффекты на вес тела, или исследование не было достаточным для определения некоторых умеренных изменений, которые могли произойти в течение 8 дней. Напротив, наши волонтеры служили их собственными средствами контроля, что сводило к минимуму изменение данных. Еще одно ограничение нашего исследования заключалось в том, что были включены только мужчины. Тем не менее, тестирование мужских участников вместо группы смешанного пола исключило известное влияние гормональной вариации из-за менструального цикла на поведение приема пищи. Поэтому, чтобы подтвердить наши результаты, они требуют дальнейшего тестирования в более крупных исследованиях, которые включают женщин-добровольцев, последующее тестирование и исследование поведения приема пищи перед экспериментами.

вывод -снижении потребляемых калорий в tDCS на> 14%, а также о низком аппетите, сообщаемом самим сообществом, делает tDCS особенно интересной целью исследования в отношении ожирения. Имеются данные о том, что это заболевание связано со структурными сокращениями в префронтальной коре.